JP3276319B2 - トンネル掘削機および支保方法 - Google Patents
トンネル掘削機および支保方法Info
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Description
よび支保方法に関し、より詳しくはカッタヘッドを支持
するカッタヘッドサポートが前部に設けられ、後部にグ
リッパがスラストジャッキにより前後方向に摺動可能に
設けられてなるトンネル掘削機およびそのトンネル掘削
機を用いて地山の手当てを行う支保方法に関するもので
ある。
て、掘削機本体の外周部がスキンプレートにより覆わ
れていない所謂オープンタイプのトンネル掘削機、およ
び掘削機本体の外周部がスキンプレートにより覆われ
ている所謂シールドタイプのトンネル掘削機が知られて
いる。
においては、図10に示されているように、メインビー
ム51の前部にカッタヘッド52を支持するカッタヘッ
ドサポート53が設けられるとともに、メインビーム5
1の後部にグリッパ54がスラストジャッキ55により
前後方向に摺動可能に、かつトンネル坑壁に対して接離
可能に設けられてなり、グリッパ54をトンネル坑壁に
押付けた状態でスラストジャッキ55を伸長させて掘削
機本体を掘進させ、所定ピッチの掘進後にグリッパ54
の押付け状態を解除し、スラストジャッキ55の収縮に
よりグリッパ54をメインビーム51に対して前進させ
て連続的に掘進を行うようにされている。また、カッタ
ヘッドサポート53には、掘削機本体の掘進中の安定化
および掘削終了時にそのカッタヘッドサポート53をト
ンネル坑壁に対して支持する目的で、フロントサポート
56が設けられている。ここで、このフロントサポート
56は、頂部に設けられるルーフサポート56aと、両
側部に設けられるサイドサポート56b,56bと、下
部に設けられるバーチカルサポート56cとにより構成
され、図示されないフロントサポート用ジャッキの操作
によりトンネル坑壁に対して接離可能とされている。
タイプトンネル掘削機では、ルーフサポート56aとサ
イドサポート56b,56bとの間等に大きな空隙部が
形成されているために、掘進中に地山の肌落ちもしくは
崩落が生じた際にそれら空隙部から崩落土砂が機内に侵
入し、この侵入土砂が機内に堆積するといった問題点が
あった。そこで、これを解決するために、フロントサポ
ートを掘削機本体の前部外周をほぼ全周にわたって覆う
ような形状にしたものも提案されている。
削機においては、図11に示されているように、前胴6
1と後胴62とが軸方向に互いに摺動可能に連結され、
前胴61の前面にカッタヘッドサポート63にて支持さ
れるカッタヘッド64が装着され、前胴61の後端部と
後胴62の前端部との間にはラチスジャッキで構成され
る複数本のスラストジャッキ65が配されている。前記
前胴61の外周部には複数個のフロントサポート66が
配設され、これらフロントサポート66を径方向に伸長
させることによって前胴61を坑壁に固定できるように
されている。また、前記後胴62には、掘削機本体を坑
壁に対して固定するためのグリッパ67が装着されると
ともに、外周部にはシールドジャッキ68が装着されて
いる。このシールドジャッキ68は、セグメント69を
巻き建ててそのセグメント69に掘進反力を取りつつ掘
進を行うのに用いられる。こうして、グリッパ67を坑
壁に押し付けた状態でスラストジャッキ65を伸長させ
て前胴61を前進させ、所定ピッチの掘進後にフロント
サポート66を坑壁に押し付け、スラストジャッキ65
の収縮により後胴62を引き寄せて連続的に掘進が行わ
れる。
ようにフロントサポートを掘削機本体の前部外周のほぼ
全周を覆う形状にしたオープンタイプのトンネル掘削機
においては、前記フロントサポートがトンネルの前後方
向に固定の構造であるために、例えば崩壊性地山を掘削
する際、この崩壊性地山をフロントサポートが通過途中
に地山の緩みや崩壊が進行した場合に、フロントサポー
トの直後位置で崩落土砂が生じて機内作業に支障を来す
だけでなく、支保作業が困難になり、また肌落ちずり等
の処理作業が必要になるという問題点がある。
削機においても、掘削機本体がスキンプレートにより覆
われているために、このスキンプレートの後方において
支保を行うしか方法がなく、やはり前述のオープンタイ
プのトンネル掘削機におけるのと同様の問題点がある。
めになされたもので、カッタヘッドの直後において早期
に地山の手当てを行うことができ、それによって支保作
業の軽減化と肌落ちずりの処理作業の軽減化とを図るこ
とのできるトンネル掘削機および支保方法を提供するこ
とを目的とするものである。
目的を達成するために、第1発明によるトンネル掘削機
は、カッタヘッドを支持するカッタヘッドサポートが前
部に設けられ、後部にグリッパがスラストジャッキによ
り前後方向に摺動可能に設けられ、前記カッタヘッドサ
ポートに、坑壁に対して接離可能なフロントサポートが
設けられてなるオープンタイプのトンネル掘削機であっ
て、前記フロントサポートの少なくとも上部部分を前後
方向に摺動させるスライド装置を設けるとともに、この
スライド装置により形成される開口部を通して地山の手
当てを行う支保手段を設け、地山の手当てを行う際に、
前記スライド装置を作動させ前記フロントサポートの少
なくとも上部部分を後方へ摺動させて前記開口部を形成
することを特徴とするものである。
ヘッドサポートが前部に設けられ、後部にグリッパがス
ラストジャッキにより前後方向に摺動可能に設けられた
オープンタイプのトンネル掘削機に適用されたものであ
る。本発明において、地山の手当てが必要となる場合に
は、スライド装置によりフロントサポートの少なくとも
上部部分を前後方向に摺動させることにより開口部を形
成して地山の一部を露出させ、この露出部分にモルタル
の吹き付けもしくはロックボルトの打設等の支保手段に
よる手当てを行うことで、カッタヘッドの直後での地山
の早期手当てが可能となる。こうして、例えば崩壊性地
山の掘削に際して、崩落土砂がフロントサポートもしく
はスキンプレートの直後において落下してきて機内作業
に支障を来すのを回避することができるとともに、フロ
ントサポートもしくはスキンプレート直後における支保
作業のための作業スペースを最小限に抑えることがで
き、また肌落ちずりの処理作業の軽減化を図ることがで
きる。
は、複数の部分に分割されるとともに掘削機本体の前部
外周をほぼ全周にわたって覆うように設けられるのが好
ましい(第2発明)。
カッタヘッドを支持するカッタヘッドサポートが前部に
設けられる前胴と、グリッパが装着された後胴とが互い
に摺動可能に設けられ、前記カッタヘッドサポートに、
坑壁に対して接離可能なフロントサポートが設けられ、
このフロントサポートが、複数の部分に分割されるとと
もに前記前胴の前部外周をほぼ全周にわたって覆うよう
に設けられてなるシールドタイプのトンネル掘削機であ
って、前記フロントサポートの少なくとも上部部分を前
後方向に摺動させるスライド式の開閉窓を設けるととも
に、この開閉窓の開放時に形成される開口部を通して地
山の手当てを行う支保手段を設けることを特徴とするも
のである。
ヘッドサポートが前部に設けられる前胴と、グリッパが
装着された後胴とが互いに摺動可能に設けられたシール
ドタイプのトンネル掘削機に適用されたものである。本
発明において、地山の手当てが必要となる場合には、開
放窓を開放させることにより開口部を形成して地山の一
部を露出させ、この露出部分に支保手段による手当てを
行うことで、カッタヘッドの直後での地山の早期手当て
が可能となる。こうして、前記第1発明と同様の作用効
果を得ることができる。
いずれかのトンネル掘削機を用いる支保方法であって、
カッタヘッドを回転させて所要区間の地山の掘削を行っ
た後、前記カッタヘッドの直後部分に開口部を形成し、
次いでその開口部を通して支保手段により地山の手当て
を行い、その後開口部を閉じて再度地山の掘削を行うこ
とを特徴とするものである。
の回転により地山の掘削を行った後に地山の手当てが必
要となる場合には、カッタヘッドの直後部分に開口部を
形成して地山の一部を露出させ、この開口部を通して露
出部分にモルタルの吹き付けもしくはロックボルトの打
設等の支保手段による手当てを行い、この後に開口部を
閉じて再度地山の掘削が行われる。こうして、掘進中に
おいてカッタヘッドの直後での地山の早期手当てを行う
ことが可能となり、例えば崩壊性地山の掘削に際して、
崩落土砂がフロントサポートもしくはスキンプレートの
直後において落下してきて機内作業に支障を来すのを回
避することができ、フロントサポートもしくはスキンプ
レート直後における支保作業のための作業スペースを最
小限に抑え、かつ肌落ちずりの処理作業の軽減化を図る
ことができる。また、トンネル掘削機の掘進時における
支保作業を効率的に行うことができる。
機および支保方法の具体的な実施の形態について、図面
を参照しつつ説明する。
ネル掘削機の外観図、図2は同トンネル掘削機の縦断面
図、図3は同トンネル掘削機の正面図、図4は図2のA
−A断面図、図5は図2のB−B断面図である。
ル掘削機に適用されたものである。このトンネル掘削機
においては、中心部に前後方向にメインビーム1が延設
されている。このメインビーム1の前部にはカッタヘッ
ドサポート2を介してカッタヘッド3が回転自在に支承
され、前記メインビーム1の後部には、カッタヘッドサ
ポート2に対しスラストジャッキ4を介してグリッパ装
置5が前後摺動可能に設けられている。このグリッパ装
置5は、グリッパキャリア6と、グリッパジャッキ7
と、このグリッパジャッキ7の先端部に取着されてトン
ネル坑壁に対し接離されるグリッパシューベース8と、
このグリッパシューベース8に揺動自在に取着されるグ
リッパシュー8Aとを備える構成(図5参照)とされて
いる。なお、本実施例において、このグリッパシュー8
Aはグリッパシューベース8に対してピンによって揺動
自在な構造とされており、これによってこのグリッパシ
ュー8が接地する地山の掘削径や形状が変化してもその
掘削径に対応可能とされている。
掘削中の安定化および掘削終了時にそのカッタヘッドサ
ポート2をトンネル坑壁に対して支持する目的で、フロ
ントサポート9が設けられている。このフロントサポー
ト9は、円周方向に複数の部分(本実施例では8つの部
分)に分割されてなり、互いに隣接する各部分同士が若
干の空隙のみを有して配されていることによって掘削機
本体の前部外周をほぼ全周にわたって覆っている。本実
施例の場合、このフロントサポート9は、頂部に設けら
れるルーフサポート10と、側部に設けられるサイドサ
ポート11,11と、下部に設けられるバーチカルサポ
ート12と、前記ルーフサポート10とサイドサポート
11,11との間を補完するように設けられる上部補完
サポート13,13と、サイドサポートと11,11と
バーチカルサポート12との間を補完するように設けら
れる下部補完サポート14,14とよりなっている。
11,11,バーチカルサポート12,上部補完サポー
ト13,13および下部補完サポート14,14は、そ
れぞれ個別の接離機構15によってトンネル坑壁に対し
て独立して接離できるようにされている。ここで、この
接離機構15は、カッタヘッドサポート2と各サポート
10〜14とに各端部がそれぞれ取着されるフロントサ
ポート用ジャッキ(図示せず)と、このフロントサポー
ト用ジャッキを覆うように前記カッタヘッドサポート2
と各サポート10〜14とに各端部がそれぞれ取着さ
れ、かつ互いに嵌合される角筒状のカバー体16,17
(図6参照)とを備える構成とされている。こうして、
フロントサポート用ジャッキが伸縮操作されると、各カ
バー体16,17が互いにスライドして各サポート10
〜14がトンネル坑壁に対して接離される。本実施例の
ように、接離機構15をフロントサポート用ジャッキを
筒状のカバー体16,17により覆われる構造にすれ
ば、坑壁からフロントサポート9に加わる荷重を広く分
散させてカッタヘッドサポート2にて受支することがで
きる。したがって、地山からフロントサポート9に加わ
る荷重を受け易い構造である。また、このような構造に
よれば、フロントサポート9とカッタヘッドサポート2
とをリンクで連結する従来構造に比べて、取付位置が合
わせ易く解体および現地組立が容易であり工事準備期間
の短縮化が可能である。勿論、この接離機構は従来構造
であるリンク式のようなものでもかまわない。
サポート9のうちルーフサポート10は、スライド部1
8を介して内側サポート部分19と外側サポート部分2
0とに分割形成され、これら内側および外側の各サポー
ト部分19,20にそれぞれ端部が取着される摺動用ジ
ャッキ21の操作により外側サポート部分20が内側サ
ポート部分19に対して前後方向に摺動できるようにさ
れている。また、このルーフサポート10に係る接離機
構15のカバー体17前面には多関節式の吹付け機22
が取り付けられている。この吹付け機22は、前記ルー
フサポート10の外側サポート部分20を後方へ摺動さ
せることによって露出されるカッタヘッド3直後の地山
に対してモルタル等を吹き付ける役目をする。このよう
な構造により、例えば崩落性地山の掘削に際して地山の
手当てが必要となる場合には、スライド装置の一部をな
す摺動用ジャッキ21によりルーフサポート10を後方
へ摺動させて地山の一部を露出させ、この露出部分に吹
付け機22によりモルタルの吹き付けを行ったり、ロッ
クボルトの打設を行ってカッタヘッドの直後での地山の
早期手当てが行われる。
言い換えればルーフサポート10,サイドサポート1
1,11,バーチカルサポート12,上部補完サポート
13,13および下部補完サポート14,14の内周部
には、これら各サポート10〜14に埋め込まれる形で
シールドジャッキ23が全周にわたって配設されてい
る。これらシールドジャッキ23は、弱層部等において
トンネル掘削機後方で組み立てたセグメント24を使用
してシールドジャッキ推進を行う場合に使用される。
いて、シールドジャッキ23はロッド先端部にセグメン
ト把持具25を有する構造とされるとともに、このシー
ルドジャッキ23が第1揺動ジャッキ26により後端部
を支点として上下方向(矢印P方向)に揺動可能とさ
れ、かつセグメント把持具25が第2揺動ジャッキ27
により支点ピン回りに上下方向(矢印Q方向)に揺動可
能で、このセグメント把持具25の把持爪25bが図示
されない把持ジャッキによりセグメント24の把持/解
放方向(矢印R方向)に揺動可能とされている。こうし
て、硬岩部等の掘削の後に引き続いて弱層部を掘削する
場合に、第1揺動ジャッキ26によりシールドジャッキ
23の向きを調整するとともに、第2揺動ジャッキ27
によりセグメント把持具25の向きを調整し、さらに把
持ジャッキにより把持爪25bを揺動させてその把持爪
25bによってセグメントが把持され、これによってそ
のセグメントが保持・固定される。したがって、この固
定されたセグメントに隣接するセグメント24を順次巻
き建てていくことで、弱層部において容易にセグメント
24の巻建てを行うことが可能となる。
のはフォアバイリング削孔機であり、符号29にて示さ
れるのはグリッパ装置5に付設されるロックボルト削孔
機である。
な地山の掘削に際しては、グリッパ装置5のグリッパシ
ュー8を地山に押付けてそのグリッパ装置5に反力を取
りつつ、スラストジャッキ4によりカッタヘッドサポー
ト2に推進力を伝達し、かつカッタヘッド3を回転させ
ることにより掘進を行い、所定ピッチの掘進後にフロン
トサポート9をトンネル坑壁に押付けるとともにグリッ
パ装置5の押付けを解除し、スラストジャッキ4の収縮
によりグリッパ装置5をメインビーム1に対して前進さ
せ、これら動作の繰り返しにより連続的に掘進が行われ
る。
24の組立が必要な弱層部が現出した場合には、グリッ
パ装置5を全縮させて不使用状態にし、セグメント24
を組み立てつつシールドジャッキ23を伸長させてその
セグメント24に反力を得つつ掘進が行われる。また、
シールドジャッキ23を使っての掘進中に、セグメント
内周にグリッパ装置5を押しつけ、グリッパ推進と併用
することも可能である。
においてモルタルの吹き付けによる地山の早期手当てを
行うことが可能である。したがって、例えば崩壊性地山
の掘削に際して、崩落土砂がフロントサポート9の直後
において落下してきて機内作業に支障を来すのを回避す
ることができる。また、早期手当てにより地山崩壊の進
行を防ぐことができるので、支保を簡素にすることがで
きる。
フサポート10にのみ設けるものを説明したが、このス
ライド装置は、ルーフサポート10のほか、上部補完サ
ポート13,13もしくはサイドサポート11,11に
も設けるのが好ましい。また、小口径のトンネルを掘削
するトンネル掘削機等にあって、ルーフサポート,サイ
ドサポート,バーチカルサポートよりなる4分割式のフ
ロントサポートを備えるタイプのものでは、ルーフサポ
ートまたはサイドサポートにもスライド装置を設けるよ
うにするのが良い。
ネル掘削機の縦断面図、図8は図7のC−C断面図、図
9は図7のD部拡大図である。
ル掘削機に適用されたものである。このトンネル掘削機
においては、前胴30と中胴31とが軸方向に互いに摺
動可能に連結されるとともに、中胴31と後胴32とが
アーティキュレートジャッキ33を介して互いに屈曲可
能に連結されてなる構造とされている。
タ34を有するカッタヘッド35が装着されている。こ
のカッタヘッド35は、カッタヘッドサポート36に支
持されてカッタヘッド駆動モータ37からの動力をピニ
オン,リングギヤを介して伝達することにより回転駆動
される。また、前胴30の外周部には一対のフロントサ
イドサポート38,38が配設され、これらフロントサ
イドサポート38,38を径方向に伸長させることによ
って前胴30を坑壁に固定できるようにされている。
して固定するためのグリッパ39が装着されるととも
に、外周部に複数本のシールドジャッキ40が装着され
ている。ここで、シールドジャッキ40は、セグメント
41を巻き建ててそのセグメント41に掘進反力を取り
つつ掘進を行うのに用いられる。
との間にはラチスジャッキで構成される複数本のスラス
トジャッキ42が配されている。こうして、グリッパ3
9を坑壁に押し付けた状態でそれらスラストジャッキ4
2が伸長されると、中胴31に対して前胴30がテレス
コピック状に摺動されて前胴30が前進される。また、
フロントサイドサポート38を坑壁に押し付けた状態で
スラストジャッキ42が収縮されると、前胴30に対し
て中胴31がテレスコピック状に摺動されて後胴32が
引き寄せられる。
記前胴30の前端部上部に開口部43が穿設され、この
開口部43を覆うように油圧シリンダ44によりスライ
ドされる開閉窓45が設けられている。本実施例の場
合、前記開口部43は、周方向に3つの部分に分割形成
されて中心角が104°になるように設けられ、これら
3つの各開口部43に対応して開閉窓45が設けられて
いる。また、各開閉窓45はそれぞれ2本ずつの油圧シ
リンダ44によって開閉操作されるようになっている。
落性地山の掘削に際して地山の手当が必要となる場合に
は、油圧シリンダ44によって開閉窓45を後方へ摺動
させて地山の一部を露出させ、この露出部分に吹付けノ
ズル46によりモルタルの吹き付けを行ったり、削孔機
47とロックボルト打設装置(図示せず)とを用いたロ
ックボルトの打設等の支保手段による地山の手当てが行
われる。このようにしてカッタヘッドの直後での地山の
早期手当てを行うことが可能である。
山の手当ては次のような手順により行われる。すなわ
ち、まずカッタヘッドを回転させて所要区間の地山の掘
削を行った後、地山の手当てが必要な場合には、スライ
ド装置(第1実施例)もしくは開閉窓(第2実施例)に
より前記カッタヘッドの直後部分に開口部を形成する。
次いでその開口部を通して支保手段(吹付けノズル,ロ
ックボルト打設装置等)により地山の手当てを行い、そ
の後開口部を閉じて再度地山の掘削を行う。このように
して掘進時におけるカッタヘッドの直後での地山の早期
手当てを効率的に行うことができる。したがって、崩落
土砂がフロントサポートもしくはスキンプレートの直後
において落下してきて種々の不具合が生じるのを回避す
ることができる。
イプのトンネル掘削機の外観図である。
ル掘削機の縦断面図である。
ル掘削機の正面図である。
イプのトンネル掘削機の縦断面図である。
掘削機の外観図である。
掘削機の縦断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 カッタヘッドを支持するカッタヘッドサ
ポートが前部に設けられ、後部にグリッパがスラストジ
ャッキにより前後方向に摺動可能に設けられ、前記カッ
タヘッドサポートに、坑壁に対して接離可能なフロント
サポートが設けられてなるオープンタイプのトンネル掘
削機であって、 前記フロントサポートの少なくとも上部部分を前後方向
に摺動させるスライド装置を設けるとともに、このスラ
イド装置により形成される開口部を通して地山の手当て
を行う支保手段を設け、地山の手当てを行う際に、前記
スライド装置を作動させ前記フロントサポートの少なく
とも上部部分を後方へ摺動させて前記開口部を形成する
ことを特徴とするトンネル掘削機。 - 【請求項2】 前記フロントサポートは、複数の部分に
分割されるとともに掘削機本体の前部外周をほぼ全周に
わたって覆うように設けられる請求項1に記載のトンネ
ル掘削機。 - 【請求項3】 カッタヘッドを支持するカッタヘッドサ
ポートが前部に設けられる前胴と、グリッパが装着され
た後胴とが互いに摺動可能に設けられ、前記カッタヘッ
ドサポートに、坑壁に対して接離可能なフロントサポー
トが設けられ、このフロントサポートが、複数の部分に
分割されるとともに前記前胴の前部外周をほぼ全周にわ
たって覆うように設けられてなるシールドタイプのトン
ネル掘削機であって、 前記フロントサポートの少なくとも上部部分を前後方向
に摺動させるスライド式の開閉窓を設けるとともに、こ
の開閉窓の開放時に形成される開口部を通して地山の手
当てを行う支保手段を設けることを特徴とするトンネル
掘削機。 - 【請求項4】 請求項1〜3のうちのいずれかに記載の
トンネル掘削機を用いる支保方法であって、 カッタヘッドを回転させて所要区間の地山の掘削を行っ
た後、前記カッタヘッドの直後部分に開口部を形成し、
次いでその開口部を通して支保手段により地山の手当て
を行い、その後開口部を閉じて再度地山の掘削を行うこ
とを特徴とする支保方法。
Priority Applications (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9-28125 | 1997-02-12 | ||
JP2812597 | 1997-02-12 | ||
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10292787A JPH10292787A (ja) | 1998-11-04 |
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CN106285698B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-04-26 | 中国铁建重工集团有限公司 | 一种敞开式岩石隧道掘进机斜井自动夹轨步进装置 |
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1997
- 1997-09-09 JP JP24359697A patent/JP3276319B2/ja not_active Expired - Fee Related
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